基于ANSYS的立体库堆垛机货叉建模与分析

发布时间：2017-09-21 09:18

  本文关键词：基于ANSYS的立体库堆垛机货叉建模与分析

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【摘要】：立体仓库是一种集信息、储存、管理于一体的高技术密集型机电化产品。堆垛机是其关键设备,而伸缩货叉是堆垛机存取货物的关键装置。本文以太原刚玉物流工程有限公司生产的单立柱巷道式堆垛机货叉为主要研究对象,研究货叉结构及在工作时变形和振动,对于解决多级货叉的整体刚性差,在运行过程中和存取货物时的振动和冲击,从而引起定位精度不准,平稳性能差、存取货物时间较长等问题有重要的实际应用价值。 文中采用三级直线差动式货叉的机构原理作为水平伸缩机构的驱动形式,引入虚拟样机技术,建立堆垛机货叉系统的结构模型,分析工作原理。应用有限元技术,对堆垛机货叉系统在运行过程中不同阶段的力学特性建立数学模型。以运动学、动力学方法理论为基础,用ANSYS10.0软件进行建模和仿真,节省了大量资金和人力物力。最后,运用现代化的设计方法对立体仓库堆垛机货叉重要部件进行力学分析及优化。具体内容包括： (1)应用ANSYS10.0软件建立齿轮齿条传动的三级直线差动式货叉系统的模型,并分析其运行特性。 (2)应用ANSYS10.0软件对单立柱有轨堆垛机货叉在承载状态下,伸出不同阶段,进行了系统的力学分析,为货叉系统的设计和安全验证提供理论依据。 (3)应用ANSYS10.0软件对堆垛机货叉进行模态分析,提取几阶固有频率和振型,为避免货叉在运行过程中和取存货时发生共振或出现有害的振型和系统的结构优化等提供重要的模态参数。 (4)应用ANSYS10.0软件对堆垛机货叉进行谐响应分析,计算出结构在几种频率下的响应并得到货叉在垂直方向上的位移对频率的曲线。为设计人员验证其设计能否成功地克服共振、疲劳及其他受迫振动所引起的有害效果,从而控制相应激振力的频率,避开该振型下的共振提供重要依据。 (5)应用ANSYS10.0软件对货叉系统建立优化模型,进行结构优化,为相关产品设计提供优化应用范例。
【关键词】：立体仓库 堆垛机货叉 力学分析 模态分析 谐响应分析 结构优化
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH246
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景及意义9-12
• 1.1.1 我国物流的现状9-10
• 1.1.2 解决问题的方法10-12
• 1.2 立体库在国内外发展现状与前景12-15
• 1.2.1 国内外的发展现状12-14
• 1.2.2 立体库的应用前景14-15
• 1.3 本论文研究的主要内容与结构15-19
• 1.3.1 论文研究的主要内容15-18
• 1.3.2 论文的组织结构18-19
• 第二章 立体库及堆垛机货叉系统简介19-37
• 2.1 立体库简介19-23
• 2.1.1 立体库的概念19-20
• 2.1.2 立体库的组成20-21
• 2.1.3 立体库的功能21-22
• 2.1.4 立体库的使用意义22-23
• 2.2 堆垛机货叉系统的结构23-26
• 2.2.1 堆垛机货叉系统的结构23-25
• 2.2.2 堆垛机货叉机构的工作原理25-26
• 2.3 立体库货叉的运动特性26-36
• 2.3.1 货叉的运动特点26-27
• 2.3.2 货叉的速度曲线分析27-29
• 2.3.3 货叉伸缩的运行曲线参数计算29-34
• 2.3.4 货叉系统的速度曲线的离散模型34-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 货叉系统的建模及力学分析37-50
• 3.1 有限元法及有限元软件简介37-40
• 3.1.1 有限元法介绍37-38
• 3.1.2 ANSYS10.0软件简介38-40
• 3.2 建立货叉系统有限元模型40-42
• 3.3 对模型施加载荷和求解42-49
• 3.3.1 货叉位移为300mm的仿真模型加载与求解42-44
• 3.3.2 货叉位移为400mm的仿真模型加载与求解44-46
• 3.3.3 货叉位移为500mm的仿真模型加载与求解46-48
• 3.3.4 货叉位移为600mm的仿真模型加载与求解48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 货叉系统的模态与谐响应分析50-75
• 4.1 模态分析理论50-54
• 4.1.1 模态分析理论概述50-51
• 4.1.2 模态分析基本方程的建立51-52
• 4.1.3 模态提取方法52-53
• 4.1.4 模态分析步骤53-54
• 4.2 主要激振力频率计算54-55
• 4.3 模态分析55-71
• 4.3.1 货叉存取货流程55-58
• 4.3.2 算法及命令流58-67
• 4.3.3 模态分析结果67-71
• 4.4 谐响应分析71-74
• 4.4.1 谐响应分析理论71-72
• 4.4.2 谐响应分析方法72-73
• 4.4.3 谐响应分析计算73-74
• 4.5 本章小结74-75
• 第五章 货叉结构优化75-87
• 5.1 优化设计75-81
• 5.1.1 优化设计及步骤75-76
• 5.1.2 优化设计的数学模型76-77
• 5.1.3 货叉结构优化模型77-81
• 5.2 优化模型的静态分析81-83
• 5.3 优化模型的模态分析83-85
• 5.4 优化模型的谐响应分析85-86
• 5.5 本章小结86-87
• 第六章 结论87-89
• 6.1 主要结论87-88
• 6.2 研究展望88-89
• 参考文献89-91
• 在学期间的研究成果91-92
• 致谢92

【参考文献】

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本文编号：893648